淺談中學物理教學與信息技術的有效結合

陳紅

摘要：隨著信息技術的迅速發(fā)展，人類已進入日新月異的信息時代，社會各行各業(yè)也隨之有了新的改變。2013年因微課、慕課和翻轉課堂，教育信息化也變得炙手可熱起來。中學物理學科教學也同樣應進行改變與變革，給學生提倡多樣化的學習方式，加大信息技術與教學的整合等。該文通過筆者多年來的教學實踐，淺談高中物理學科教師對在物理教學中結合信息技術進行輔助教學的實踐感悟及正面效應。

關鍵詞：物理教學；信息時代；信息技術

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3948-05

隨著信息技術的迅速發(fā)展，人類已進入日新月異的新時代——信息時代。在信息時代，為了能適應社會的發(fā)展和需求，教育需要變革，以培養(yǎng)出合格的社會主義事業(yè)建設者。在我國基礎教育改革中就明確提出了：“要大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動的教學方式的變革，充分發(fā)揮信息技術優(yōu)勢，為學生的學習和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有利的學習工具。”[1]

作為一名高中物理教師，自1999年起，筆者便開始嘗試信息技術在高中物理學科教學中的應用研究，十多年來，筆者堅持將信息技術滲透到高中物理學科教學，深刻體會了信息技術在物理學科教學中的應用具有重要的理論意義和現實意義。信息技術與物理課程的整合，是物理教學信息化的必由之路。它們之間的整合，絕非是簡單的相加，而是如何以課程為出發(fā)點，讓信息技術服務于課程，讓兩者有機的結合起來，以達到最優(yōu)化整合。

1 中學物理課程特點及其變化

高中物理作為高中科學學習領域的一門基礎課程，具有集基礎、生活、科技、人文及社會等多方面、全方位和立體化的結構。

上海市中學物理課程標準中強調，“高中物理課程側重提高學生思維能力、探究能力和解決物理問題的能力，應體現物理學自身及其與文化、經濟和社會互動發(fā)展的時代性要求，肩負起提高學生科學素養(yǎng)、促進學生全面發(fā)展的重任?！盵2]為此，課程標準中對“知識與技能”、“科學探究能力和思維方式”、“情感態(tài)度與價值觀”以及“科學·技術·社會的觀念滲透”提出了具體要求，“旨在進一步提高學生的科學素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等三個方面培養(yǎng)學生，為學生終身發(fā)展、應對現代社會和未來發(fā)展挑戰(zhàn)奠定扎實的基礎。”[2]

與傳統(tǒng)的教學相比，物理課程內容和教學方式的變化為：1）注重提高基本科學素養(yǎng)，使學生終身受益；2）推動學習方式的轉變，強調科學探究過程；3）重視物理學與技術、社會的緊密聯系，倡導科學和人文的自然融合；4）面向全體學生，增強學習的選擇性；5）改進學習訓練，完善學習評價；6）構筑信息技術平臺，實現物理課程與信息技術的融合。

改革以講授為主的傳統(tǒng)教學模式，提倡多樣化的教學方式。

2 信息技術及其特點

“信息”一詞有著很悠久的歷史。早在兩千多年前的西漢，即有“信”字的出現，“信”字通?？勺鱿砝斫?。作為日常用語，“信息”經常指“音訊、消息”的意思。信息論的創(chuàng)始人香農認為：“信息是能夠用來消除不確定性的東西?！盵3]

信息技術就是指人們在獲取、存儲、加工、傳遞信息過程中所采用的方法、手段、工具的統(tǒng)稱。信息技術主要是指利用計算機技術和現代通信技術，實現獲取信息、傳遞信息、存儲信息、顯示信息、分配信息等的相關技術。廣義地說，凡是能擴展人的信息功能的技術都是信息技術。計算機和網絡是現代信息技術的主體，正是因為計算機和網絡的高速發(fā)展才帶動了整個信息技術的高速發(fā)展。也正是信息技術的高速發(fā)展，也使得教育信息化變得炙手可熱起來。

3 信息技術在中學物理教學中的應用形式與實踐

在筆者摸索物理學科教學與信息技術有效結合的過程中，大致可分為以下兩種教學形式：第一種是教師演示型教學形式，第二種是學生自主學習型學習形式，這兩種都以使用信息技術為主。就目前的情狀看來，筆者覺得演示型教學仍然還有存在的必要性，但我們應特別加強后者的探索與實踐。通過不斷挖掘信息技術的潛在優(yōu)勢，并結合高中物理學科的特點，摸索出新的教學模式，筆者努力做到整合模式多樣化，來達到全面整合的目的。因此，筆者從以下兩個方面入手，進行了實踐和探究。

3.1 進一步完善教師演示型教學

以使用信息技術為主的教師演示型教學，初期主要是在課堂教學中操作幻燈片進行演示，如今也多采取交互式電子白板的演示形式。在信息技術與學科整理的初期階段，這種教學形式得到教學一線教師的普遍認可，并且被大量采用。許多教師也借此掌握了基本的計算機操作技術，這也為后期的學科與信息技術整合提供了技術保障。盡管在實踐多年后，發(fā)現這種教學形式有許多不足，但在之前很長的一個階段中，以教師使用信息技術為主的演示型教學仍然是一種較好的教學手段。當然，在應用的時候，也要特別注意結合新課改的要求，注重運用先進的教學理念和教學設計思想，加強人機對話的交互功能，突出學生自主學習的主體作用，和教師必不可少的主導作用，避免此形式的諸多不足。

以使用信息技術為主的教師演示型教學，對于前幾年學校計算機硬件配備不足，以及當時計算機操作只有一般技能的筆者來說，也比較適合，并且可以應用于中學物理教學中最常見的新授課、復習課和習題課，甚至是實驗課。

同時，在使用這種演示型教學形式時，筆者還嘗試應用如今的一些播客平臺、微信訂閱賬號、移動APP等，做到在移動終端上能即時播放課前拍攝的一些實驗視頻，讓學生課后隨時隨地有機會溫故這些實驗過程及實驗結果，使之相得益彰。

3.2 重點發(fā)展學生的自主學習

以使用信息技術為主的學生自主學習型教學，目前在中小學教學中正越來越受到重視，現階段不斷地探索中，參與的實踐者還比較少。雖然不是特別成熟，但目前來說，在實踐能力和創(chuàng)新意識等方面的培養(yǎng)，還是頗有成效的，筆者覺得應該加強推廣。就目前來看，筆者主要采用以下三種類型：

1）網絡化學習

網絡化學習是指在教育領域建立互聯網平臺，學生通過網絡進行學習的一種全新學習模式。這種學習形式以學生的自主學習為主，可以根據學生的個性差異有針對性地開展學習任務，但教師必須及時加強指導。為了避免學生受到網絡上不良信息的影響，導致學習效率不高的現象。筆者在實踐中采取的有效的做法是，教師事先把與學習相關的內容上傳到對應的網站（如學校的學習論壇，或教師的個人博客）或服務器上，使學生是在一定范圍內進行自主學習，這樣即達到了學習目的，又提高了學習效率。

①課堂之內：在課堂教學中，對信息量較大的課程單元，筆者制作了相關主題的網頁，嘗試了網絡教學模式。電磁感應現象涉及很多有趣的實驗和豐富的物理學史，與課堂內有限的時間是一對矛盾。于是筆者設計制作了“電磁感應現象”網頁，掛靠在學校資源網站上。在課堂（網絡教室）中，學生可以自主瀏覽網頁進行學習，嘗試根據任務欄的提示完成自主學習目標。對于網頁中更多的內容，可以延伸到課堂之外自主學習研究。

②課堂之外：為了實現師生課堂之外的互動，促進教學相長，筆者在學校網站的“師生論壇”開展了網絡教學的初步探索。利用論壇，主要幫助學生解決學習上的疑難問題，介紹物理學習方法與解題技巧，提出一些學習問題供學生們討論以及提供學習資源。一方面，個別學生提出的問題也許是具有普遍性的，便于教師了解教學反饋情況；另一方面，學生們可以共享某個學生提出的問題，從別人的問題中拓展自己的思路，提高學習水平，同時也提高了答疑的效率。

③假期中：前幾年的寒暑假，由于學校服務器配套設施不完備，需要一直關閉，因此無法訪問學校網站。筆者又通過公共郵箱的方式延續(xù)著與學生的網絡聯系。在公共郵箱中，筆者可以發(fā)布一系列輔助學生復習的參考文檔等資料，還可以布置有關作業(yè)。學生可以自主下載資料和作業(yè)在家里學習并完成作業(yè)，并將作業(yè)提交到筆者的個人郵箱。通過這種方式，又增加了一種與學生交流互動的途徑，是便利有效的輔助教學方式之一。

2）計算機輔助實驗

在物理中占據重要地位與作用的，顯然是物理實驗，這是眾所周知的。但物理實驗在實際教學中卻存在諸多問題。例如，有的實驗，由于時間偏短，難以測量，或者無法觀察；有的實驗，如布朗運動，實驗的可見度較小；由于教師實驗水平以及實驗器材的局限，一些實驗，如靜電實驗、光的衍射實驗等等，難以成功；還有一些實驗的數據處理有一定難度，難以找出簡明的物理規(guī)律。這些都影響了學生的學習，也制約了中學物理的實驗教學。

而計算機輔助實驗的這種形式，對物理教學尤其具有重要的意義。例如把一些在限定環(huán)境中無法做的實驗（如α粒子散射實驗）、現有條件中不方便做的實驗（如卡文迪許扭秤實驗）等等，這些由于各種原因而無法開展的實驗，通過計算機輔助實驗模擬出來，以此提高學生的學習興趣，增強感性認識。[4]

另外還可利用一些仿真實驗室（如國外的Wolfram Physics等，雖然都是一些英文界面，但這些仿真實驗應用的可操作性卻非常好，上手很快）的技術，使學生在計算機輔助實驗的仿真實驗環(huán)境下進行操作技能的訓練，或進行一些探究性實驗等，從而解決一些因實驗設備不足而無法解決的問題。

3）開放式學習環(huán)境中以軟件為載體的自主學習：

這種教學形式的主要特征是開放的學習環(huán)境。從目前的實際情況來看，這種形式比較適合進行一些創(chuàng)造性學習和探究性學習，如研究性學習，這種形式十分利于學生了解科學研究方法，親自體驗科學探究過程，并且對創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)也是十分有效的。

而隨著信息技術的不斷發(fā)展，在物理學科教學中，對一些傳統(tǒng)探究實驗的實驗手段進行重構，筆者開展了以學生使用計算機軟件為主在開放式學習環(huán)境中的自主學習模式的教學實踐。

① 拓展型學習活動：在對氣體的壓強和體積之間的關系的定量實驗中，利用Ti圖形計算器及傳感器，組織學生分小組進行了拓展型學習活動。

在采集到實驗數據的基礎上，指導學生對實驗數據進行處理。通過小組間、師生間對實驗數據的交流、分析，歸納得出一定質量氣體等溫變化過程壓強與體積之間的定量關系，即玻意耳定律。

相對于傳統(tǒng)的實驗教學，對實驗數據的采集、計算變得方便、準確和快捷。這樣使學生有更多的時間對實驗進行進一步的思考與探究，學習對實驗數據的擬合、化曲為直等多種科學研究方法，增強了學生學習的自主性。另外，通過小組實驗，增強與同組同學之間相互協作能力，通過各小組的交流過程，學會表達與傾聽，學會反思與質疑。

② 自主研究型學習活動：學校的研究型課程為學生提供了更為開放的學習環(huán)境。在研究型課程教學中，筆者在運用DIS通用軟件介入學生的探究活動，也取得了良好的教學效果。

在“奇妙的水果電池”的研究型學習活動中，筆者利用DIS電流、電壓傳感器輔助學生開展相關的研究。在實驗中，學生們收集各種金屬材料（銅片、鐵片、鋅片、鋁片）作為電極、準備并切割各種水果（檸檬、蘋果、梨、土豆、番茄等）、打磨電極材料表面以去除氧化層、設計電路，忙得不亦樂乎。

學生們在完成部分研究任務后，又自主提出了下階段的研究設想。比如將對水果的成熟程度、電極間的距離、電極面積以及溫度等因素對水果電池性能的影響進行進一步的研究。體現出學生在動手實踐能力方面的提高。

4 信息技術在中學物理教學中的實踐反思

目前，信息技術在中學物理教學中的應用，對提高課堂教學效率產生了積極作用。同時，也使教師的教學理念、教學行為等發(fā)生著明顯的轉變：

1）促進溫馨、情趣和有效課堂的創(chuàng)設

信息技術的融入，有利于將學科知識與技術、社會相結合，使學生能夠獲得更為豐富的感性體驗與認知，提高學習的興趣，促進對學科知識的深入理解。

信息技術的整合，大幅增加了課堂的容量與質量。例如DIS、Ti等數字化技術的普及，縮短了學生的實驗操作時間，使實驗教學的重點轉移到探究與拓展上。在“探究彈簧的彈力與形變的關系”的實驗中，教師事先不作任何分析，學生僅根據課本上的提示，進行體驗、探究。從實驗報告中看出，對彈簧的原長、彈簧的長度和彈簧的形變這些概念，學生們也都能在操作中搞清楚。對實驗數據的記錄都較完整，能夠總結歸納出結論。經過點撥，有的小組還利用圖像對數據進行了處理，反映出了彈力與形變的線性關系。

信息技術的運用，拓展了學生的學習方式，使學生能夠有效地參與到教學活動中。以《能源的開發(fā)和利用》一課為例，在課前的準備工作中，要求學生分小組利用課余時間查找資料，重點學習某一種新能源的特點、利用現狀等，并根據自己所了解的知識做出電子文稿。課堂上每個組選出一名同學就自己組找到的資料，結合電子文稿來介紹一種新能源。其他的學生可以提問進行互動。而介紹的同學也向聽眾做一個自我評價。

2）態(tài)度的轉變

隨著筆者將信息技術在教學中的應用案例在教研組內積極推介，大家都逐漸體驗到了信息技術與傳統(tǒng)教學相結合后課堂效率的提升。中、老年物理教師對信息技術持抵制態(tài)度轉變?yōu)榉e極響應。目前，教研組內已經積累了較為豐富的多媒體教學素材，供組內所有教師共享。而隨著以應試教育為中心的管理型教師評價制度的改革，上級師訓部門也采取了一系列的措施來促進教師專業(yè)水平的提高，如在各項師訓項目中滲透了信息平臺的操作、課程資源的共享及課堂實錄的觀摩和評價，增加了中、老年教師對物理教學與信息技術整合項目的參與度，提高了這些教師的積極性。現在，年輕教師不僅從中、老年教師那里傳承了豐富的教學經驗，而且還將部分內容轉化為電子資源，得以長期保存及傳遞。

3）行為的轉變

對信息技術的使用不十分積極轉變?yōu)樽杂X應用。以前，教師都是在上公開課、觀摩課時，物理教師才會和計算機教師一起合作制作一個課件，點綴一下而已。而自從學校的硬件設備普及后，在人手一臺計算機的情況下，教師在平時的教學中自學應用信息技術，定期進行科研，分工協作、設計開發(fā)一些必要的教學軟件，并在學校相關部門的幫助下，在學校網站服務器中建立物理教學資源庫，方便教師教學。

4）培訓的深入

教師意識到信息技術在物理教學應用的重要性，但由于缺乏系統(tǒng)的信息技術知識，無法在教學中實現信息技術的應用。為了解決這個問題，也為了改變教師們意識中某些傳統(tǒng)教學觀念，自1999年以來，筆者先后參加了多次關于信息技術與學科整合的理論培訓，如在信息技術初級培訓ABCD四個模塊的學習中，筆者學會了使用計算機設計、打印教案和試卷，實現了初步掃盲；然后還參加了市級培訓項目“Intel?未來教育”，利用Internet搜索、查詢、下載、篩選、整合和傳送資料；近年來還參加了國家教委針對所有教師開設的“教育技術能力（中級）培訓”，并順利考核通過；在教研員的組織下，筆者還參加了全區(qū)各中學物理教師共同參與的專業(yè)圖形繪制、TI圖形計算器、DIS通用軟件使用的培訓。這些培訓對于原先覺得缺乏系統(tǒng)信息技術知識的物理教師們能熟練利用信息技術進行物理教學起到很大幫助。

5）應用的推行

為了能讓教師在學科教學與信息技術整合中得到更大的發(fā)揮，學校一方面不再只注重結果，并且改善了教育教學的評價制度，還注意到學習和教學過程的評價。另外，還加大了教育投入，不僅在學校建立了資源庫，還讓教師利用獨立的計算機在因特網上收集所需的教學素材，節(jié)省教師開發(fā)課件的時間，提高信息技術的利用效率。

5 信息技術在中學物理教學中的應用前景

無論身處世界的何處，也無論我們教育之旅的目的地何在，在21世紀生存和生活的人們都面臨著同樣的教育主題：未來的世界在發(fā)生怎樣的變化？這些變化對于教育意味著什么？我們每個人以及我們的后代要在未來獲得成功，需要學習什么？

21世紀技能，這是在本世紀初提出來的一個概念，近年來無疑成為全世界關注的焦點問題之一。對于這個概念，有多種詮釋：21世紀技能合作組織認為其包含核心學科與21世紀主題、學習和創(chuàng)新技能、信息、媒體和技術技能、生活和職業(yè)技能四部分；《美國2010國家教育技術計劃》中提出，21世紀人才應具備的能力素質包括批判性思維能力、復雜問題解決能力、協作能力和多媒體通信能力。[5]

而在未來中學物理教學過程中，合理應用信息技術是必然的趨勢。信息與交流技術，是21世紀不可多得的頂尖技術，今天的學生從生下來那一天起，就“浸泡在數字字節(jié)”中，很小的時候就抓著遙控器、手機和平板電腦了。盡管他們在使用技術方面一般比其父母或老師更出色，但在如何最有效地運用這些強大工具進行復雜的學習和完成創(chuàng)造性的任務方面，他們始終還需要正確的指點。把信息技術作為豐富的教學環(huán)境的創(chuàng)設工具、促進學生情感激勵工具、與自主學習的認知工具，并將這些工具全面應用到高中物理學科教學過程中，從而促進以教師為中心的教學模式與教學結構的變革，強調學生能夠使用信息技術進行探究、自主、協作式學習，也就是促進傳統(tǒng)教學方式的根本變革，從而達到培養(yǎng)學生實踐能力與創(chuàng)新精神的目標。

6 結束語

總之，物理學科教學與信息技術的整合強調的是融入和整合，是基于系統(tǒng)觀和全局觀的。它是教學模式、方法、內容等多方面的全面的整合。它強調在物理課程教學設計中，采用信息化的設計方法，從學科的整體性考慮信息技術的功能與作用，強調整個單元或完整一節(jié)課的教學，而不是只關注某個知識點；在教學過程中，采用多種信息化的手段，使學生獲得對物理知識的感性體驗，最終成為學生習得知識的有效途徑；在教學評價中，信息技術的作用更應該是促進學生自主學習的情感激勵工具，不僅僅是輔助教師教學的工具。

物理學科教學與信息技術的整合，具有很大的實踐和探索空間，不可能一舉成功。信息技術不再只是輔助工具，而是要從根本上改變傳統(tǒng)的教學模式。相信經過中學物理教師，以及廣大教育工作者的不懈努力，信息技術的強大功能會得到充分發(fā)揮。

參考文獻：

[1] 萬虹.信息技術在中學物理教學中應用問題研究[D]. 武漢：華中師范大學，2006.

[2] 上海市教育委員會.上海市中學物理課程標準（試行稿）[M]. 2版. 上海：上海教育出版社，2004.

[3] 王榮良.高中信息科技（統(tǒng)一模塊）[M].上海：華東師范大學出版社，2013.

[4] 何蓁.談物理實驗的創(chuàng)新[J].中國教育技術裝備，2003（10）.

[5] 伯尼·特里林 查爾斯·菲德爾.21世紀技能為我們所生存的時代而學習[M].天津：天津社會科學院出版社，2011.

[6] 馬寧，余勝泉.信息技術與課程整合的層次[J].中國電化教育，2002（01）..

[7] 胡曉峰.多媒體技術教程[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[8] 蔣鳴和.關于中小學學科教師信息技術應用培訓的幾點看法[EB＼OL].惟存教育網.

[9] 付強.新一代教學軟件——積件[J].中國教育技術裝備，2003（4）.

[10] 謝衛(wèi)軍.普通高中物理新課程的特點及其實施現狀的分析[J].物理教學探討，2011（3）.

[11] P.佐克杰.信息技術導論[M]. 瑪玉珉，譯.北京：宇航出版社， 1988.